(57)【要約】【課題】  プロセスカートリッジの使用開始時において、画像形成を行うまでのユーザーの待ち時間の増加を抑制しつつ、簡易な構成でトナーの凝集状態を解消することが可能となる。【解決手段】  現像ローラ３ｅと攪拌部材３ｍとを駆動するモータ１１と、感光ドラム３ｂを駆動するモータ１２とを有する画像形成装置において、新品のプロセスカートリッジ３の攪拌部材３ｍの初期駆動を行う時に、感光ドラム３ｂを画像形成時よりも大きい周速で駆動して現像ローラ３ｅの回転を補助することを特徴とする。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する像担持体と、トナーを収納するトナー収納容器と、前記像担持体と接触するように配置され、前記静電潜像を前記トナーにより現像する現像ローラと、前記トナー収納容器内で前記トナーを攪拌する攪拌部材と、を有するプロセスカートリッジと、
前記プロセスカートリッジが新品か否かを検知する検知装置と、
前記現像ローラと前記攪拌部材とを駆動するための第１の駆動装置であって、前記検知装置により前記プロセスカートリッジが新品であることが検知されたことを受けて、最初に画像形成を行うよりも前の期間に前記現像ローラと前記攪拌部材とを駆動する第１の駆動装置と、
前記像担持体を駆動するための第２の駆動装置であって、前記期間に画像形成時よりも大きい周速で前記像担持体を駆動する第２の駆動装置と、
を有する画像形成装置。
【請求項２】
前記期間において、前記像担持体の周速は前記現像ローラの周速よりも大きい請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
カラー画像を形成するために前記プロセスカートリッジを複数有する請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタなどの電子写真方式の装置本体に、取り外し可能に装着されるプロセスカートリッジを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置においては、感光ドラム、及び、前記感光ドラムに作用するプロセス手段を一体的にカートリッジ化し、画像形成装置本体に着脱可能とするプロセスカートリッジ方式が採用されている。プロセスカートリッジ方式によれば、装置のメンテナンスをサービスマンによらず操作者自身で行うことができるので、格段に操作性を向上させることができる。そのため、プロセスカートリッジ方式は、電子写真方式の画像形成装置において広く用いられている。
【０００３】
プロセスカートリッジには、感光ドラムに形成された静電潜像にトナーを付与するために現像装置が用いられている。この現像装置として、トナーを収納するトナー収納容器と、トナー収納容器の開口部に設けられ、感光ドラムにトナーを供給する現像ローラと、現像ローラ上の現像剤量を規制する規制部材と、を有するものがある。
【０００４】
輸送時などにプロセスカートリッジに振動が与えられることにより、トナー収納容器内のトナーが凝集すると言う現象が一般的に知られている。この現象の影響により、新品のプロセスカートリッジにおいて、トナー収納容器内のトナーを初めて撹拌する際に、攪拌部材を駆動するための負荷トルクが画像形成時よりも大きくなることがある。
【０００５】
従って、従来の画像形成装置において、攪拌部材を駆動するためのモータ等の駆動装置のスペックは、新品のプロセスカートリッジにおいてトナーが凝集した場合を想定して、画像形成時に必要なスペックよりも余裕を持って大きなスペックにする必要があった。
【０００６】
特許文献１に記載の画像形成装置では、攪拌部材の駆動中に、攪拌部材を駆動するモータが正常に回転していないと判断した場合に、トナーが凝集していると判断してモータの回転速度を遅くすることでトナーの凝集状態を解消している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０７９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載される画像形成装置では、トナーが凝集した場合に、モータを画像形成時よりも低速で回転させるので、カートリッジの使用開始時に画像形成を行うまでに要する時間が長くなり、ユーザーの待ち時間を増加させる恐れがあった。
【０００９】
本発明の目的は、プロセスカートリッジの使用開始時において、ユーザーの待ち時間の増加を抑制しつつ、簡易な構成でトナーの凝集状態を解消することが可能な画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の画像形成装置は、静電潜像を担持する像担持体と、トナーを収納するトナー収納容器と、前記像担持体と接触するように配置され、前記静電潜像を前記トナーにより現像する現像ローラと、前記トナー収納容器内で前記トナーを攪拌する攪拌部材と、を有するプロセスカートリッジと、前記プロセスカートリッジが新品か否かを検知する検知装置と、前記現像ローラと前記攪拌部材とを駆動するための第１の駆動装置であって、前記検知装置により前記プロセスカートリッジが新品であることが検知されたことを受けて、最初に画像形成を行うよりも前の期間に前記現像ローラと前記攪拌部材とを駆動する第１の駆動装置と、前記像担持体を駆動するための第２の駆動装置であって、前記期間に画像形成時よりも大きい周速で前記像担持体を駆動する第２の駆動装置と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、プロセスカートリッジの使用開始時において、画像形成を行うまでのユーザーの待ち時間の増加を抑制しつつ、簡易な構成でトナーの凝集状態を解消することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用可能な実施例に係る画像形成装置を説明する要部断面図である。
【図２】本発明を適用可能な実施例に係るプロセスカートリッジを説明する要部断面図である。
【図３】本発明を適用可能な実施例に係る画像形成装置を説明する要部斜視図である。
【図４】本発明を適用可能な実施例に係る画像形成装置を説明する要部斜視図である。
【図５】本発明を適用可能な実施例に係る処理を示すフローチャートである。
【図６】本発明のトルク低減効果を示す図である。
【図７】本発明を適用可能な第２の実施例に係るプロセスカートリッジを説明する要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施例１）
以下、図面を参照して、この発明を実施するための形態を実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対位置等は、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるから、特に特定的な記載が無い限りは、発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
図１は、本実施形態における画像形成装置の概略構成を示す断面図であり、図２は、本実施形態におけるプロセスカートリッジの概略構成を示す断面図である。また、図３、及び図４は、本発明の実施形態における画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。
【００１５】
ここで、画像形成装置は、公知の電子写真技術により、外部から入力された画像情報に基づいて、現像剤としてのトナーを用いてトナー像を形成し、紙などのメディアにトナー像を転写定着する装置である。例えば複写機、レーザビームプリンタ、ファクシミリ装置などが含まれるが、本実施形態では、カラー画像を形成するためにプロセスカートリッジを複数有する、カラーレーザビームプリンタを例に説明する。
【００１６】
なお、プロセスカートリッジは、プロセス手段として少なくとも現像装置と電子写真の像担持体（感光ドラム）とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能であるものとして定義される。
【００１７】
まず、画像形成装置１０の構成、機能について、図１、図２を参照して説明する。
画像形成装置１０は、給送装置１、露光手段２、プロセスカートリッジ３、中間転写体５、一次転写手段（不図示）、二次転写手段６、定着手段７を有している。
【００１８】
後述するプロセス手段によりプロセスカートリッジ３の感光ドラム３ｂ（像担持体）表面に形成されたトナー像は、不図示の一次転写手段により、中間転写体５の表面に転写される。
【００１９】
図１は、４つのプロセスカートリッジ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが直線上に並んだタンデム方式のカラー画像形成装置である。
【００２０】
これら４つのプロセスカートリッジ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは同一構造であるが、イエロー（以下Ｙ）、マゼンダ（以下Ｍ）、シアン（以下Ｃ）、ブラック（以下Ｋ）の４色に夫々対応しており、各色のトナー像を図示Ｄ方向へ回転している中間転写体５上に重ねて形成して行く。
【００２１】
給送装置１にセットされた紙などのメディアＰは、給送ローラ１ａにより二次転写手段６へと給送される。中間転写体５上に形成されたトナー像は、二次転写手段６によりメディアＰに転写され、定着手段７へと搬送される。そこでトナー像は熱と圧力によりメディアＰ上に定着する。その後メディアＰは、排出ローラ対８ａ、８ｂにより搬送され、画像形成装置１０の上部に設けられている排出トレイ９上へと排出される。
【００２２】
画像形成装置１０は、プロセスカートリッジ３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを動作させるための駆動装置として、図３、図４に示すように、モータ１１（第１の駆動装置）とモータ１２（第２の駆動装置）とを有している。
【００２３】
また、図１における１００は、画像形成装置１０本体の制御を行うための電気回路が搭載された制御基板であり１００、制御基板１００には、ＣＰＵ１０１が搭載されている。ＣＰＵ１０１は、プロセスカートリッジ３の駆動装置であるモータ１１、及び、モータ１２の制御も含め、画像形成装置１本体の動作を一括して制御しているものである。また、ＣＰＵ１０１は、プロセスカートリッジ３に取り付けられた記憶装置としての非接触不揮発性メモリ３α（図２参照）と無線で通信することで、非接触不揮発メモリ３αに対して後述のように情報の読み出しおよび書き込み可能に構成されている。
画像形成装置１０本体には、プロセスカートリッジ３を取り外し可能に装着するための装着部１３が設けられている。
【００２４】
次に、画像形成装置１０に取り外し可能に装着されるプロセスカートリッジ３の構成、機能について、図１〜図４を参照して説明する。
プロセスカートリッジ３は、現像装置３ａ、感光ドラム３ｂ、帯電手段としての帯電ローラ３ｃ、クリーニング手段としてのクリーニングブレード３ｄを有している。また、現像装置３ａは、現像ローラ３ｅ、トナー収納容器３ｆ（現像剤収納容器）、規制部材３ｇ、撹拌部材３ｍ、非接触不揮発性メモリ２６を有している。
【００２５】
感光ドラム３ｂは回転可能に設けられており、感光ドラム３ｂの周囲には、帯電ローラ３ｃ、現像ローラ３ｅ、クリーニングブレード３ｄが配置されており、それぞれ感光ドラム３ｂに接触している（現像ローラ３ｅはトナーを介して感光ドラム３ｂを押圧するように配置されている）。帯電ローラ３ｃによって帯電された感光ドラム３ｂは、露光手段２から画像情報に応じたレーザビームが照射され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、感光ドラム３ｂに接触して配置された現像ローラ３ｅによりトナーを用いて現像され、可視像、即ちトナー像が形成される。
【００２６】
クリーニングブレード３ｄは、一次転写手段（不図示）によってトナー像が中間転写体５に転写された後の感光ドラム３ｂ上に残留したトナーを掻き落とし、感光ドラム３ｂ表面を清掃する。
【００２７】
現像ローラ３ｅは、トナーを収納しているトナー収納容器３ｆの開口部３ｒに配置されている。規制部材３ｇは現像ローラ３ｅに当接して配置してあり、トナーが現像ローラ３ｅ上に薄層担持されるようトナー量を規制している。
【００２８】
トナーを収納しているトナー収納容器３ｆ内には撹拌部材３ｍが配置されており、トナー収納容器３ｆ内のトナーを攪拌して現像ローラ３ｅに供給している。
撹拌部材３ｍは、図７に示すように、撹拌軸３ｎと、撹拌軸３ｎに取り付けられた撹拌シート３ｐ、及び、撹拌軸３ｎ端部に設けられた撹拌駆動ギア３ｑを有する。
【００２９】
図３、図４に示すように、現像ローラ３ｅは、端部にカップリング３ｈが設けてある。カップリング３ｈが、画像形成装置１０本体側のカップリング１１ａと連結することで、画像形成装置本体が有するモータ１１からの駆動力が現像ローラ３ｅに伝達可能な状態となる。また、感光ドラム３ｂは、端部にカップリング３ｋが設けてある。カップリング３ｋが、画像形成装置本体側のカップリング１２ａと連結することで、画像形成装置本体が有するモータ１２からの駆動力が感光ドラム３ｂに伝達可能な状態となる。
【００３０】
また、現像ローラ３ｅは、カップリング３ｈが設けられた側とは反対側の端部に、図７に示すように伝達ギア３ｙが固定してある。現像ローラ３ｅが回転すると、伝達ギア３Ｙ、アイドラギア３ｚを介して、撹拌駆動ギア３ｑが回転し、撹拌部材３ｍが回転する。
【００３１】
トナー収納容器３ｆは、図２に示すように、トナーを現像ローラ３ｅに供給するために設けられた開口部３ｒを有し、トナー収納容器３ｆ内を撹拌部材３ｍが回転することで、トナーを撹拌するとともに、現像ローラ３ｅへトナーを供給する。
【００３２】
このように、現像ローラ３ｅと攪拌部材３ｍとは、画像形成装置本体が有するモータ１１によって駆動され、感光ドラム３ｂは、画像形成装置本体が有するモータ１２によって駆動される。
【００３３】
非接触不揮発性のメモリ３αは、プロセスカートリッジ３が新品か否かの情報を記憶しており、メモリ３αに設けられた情報伝達手段としてのアンテナ（不図示）を介して、画像形成装置本体が有するＣＰＵ１０１と無線で通信可能に構成されている。プロセスカートリッジ３が画像形成装置本体に装着された時に、ＣＰＵ１０１が、メモリ３αに記憶されたプロセスカートリッジが新品か否かの情報をについて読み出しおよび書き込みを行う。このように、メモリ３αおよび画像形成装置本体に設けられたＣＰＵ１０１が新品検知装置として機能する。なお、検知装置としては、上記形態に限らず、例えば、プロセスカートリッジにヒューズを設け、新品プロセスカートリッジが画像形成装置本体に装着された後に電流が流れることで該ヒューズが破断するように構成し、該ヒューズを含む回路に電流が流れるかどうかで新品か否かを判断する等が可能である。
【００３４】
次に、通常の現像プロセス時（画像形成時）における画像形成装置１０の動作について説明する。
図３、図４に示すように、画像形成装置１０本体のモータ１１が図示矢印方向に回転すると、アイドラギアを介してカップリング１１ａが図示矢印方向に回転する。モータ１２が図示矢印方向に回転すると、アイドラギアを介してカップリング１２ａが図示矢印方向に回転する。
【００３５】
プロセスカートリッジ３が画像形成装置１０本体に装着された状態では、モータ１１の回転により回転駆動する画像形成装置１０本体のカップリング１１ａと、現像ローラ３ｅ端部に設けてあるカップリング３ｈとが連結する。また、モータ１２の回転により回転駆動する画像形成装置１０本体のカップリング１２ａと感光ドラム３ｂ端部に設けてあるカップリング３ｋとが連結する。各カップリングが連結すると、現像ローラ３ｅは図２に示す矢印Ａ方向に回転し、感光ドラム３ｂは矢印Ｂ方向に回転する。
【００３６】
前述したように、感光ドラム３ｂと現像ローラ３ｅは、接触した状態で互いに回転している。通常の現像プロセス時の感光ドラム３ｂの周速をＶｂ、現像ローラ３ｅの周速をＶｅとすると、濃度が高い画像に対応することも考慮し、周速関係はＶｂ＜Ｖｅとなるように設定している。また、このときのモータ１１、モータ１２の回転数は、それぞれＲｅ、Ｒｂである。
【００３７】
次に、新品（未使用）のプロセスカートリッジ３が装着された場合の、画像形成装置１０の動作について説明する。
図５のフローチャートを用いて、本実施形態における処理の流れを説明するとともに、新品プロセスカートリッジ３が、画像形成装置１０本体に装着された場合の動作を説明する。なお、この処理はＣＰＵ１０１により行われる。
【００３８】
Ｓ１（ステップ１をＳ１と略記する、以下同様）で本体の電源を入れると、Ｓ２でＣＰＵ１０１がメモリ３αの情報を無線通信により読み出し、プロセスカートリッジ３が新品であるか否かの判断を行う。Ｓ２でプロセスカートリッジ３が新品であると判断した場合には、Ｓ３でＣＰＵ１０１はモータ１１を回転数Ｒｅで、モータ１２を画像形成時の回転数Ｒｂよりも大きな回転数Ｒｂ’でそれぞれ起動させる。これにより、感光ドラム３ｂは画像形成時の周速Ｖｂよりも大きな周速Ｖｂ’で回転する。
【００３９】
モータ１１の回転動作により、現像ローラ３ｅおよび攪拌部材３ｍに駆動が伝達される。現像ローラ３ｅは通常の画像形成時と同じ周速Ｖｅで駆動されるが、モータ１２の回転動作により感光ドラム３ｂは周速Ｖｂ’で回転しており、現像ローラ３ｅの回転が、感光ドラム３ｂの回転に補助されることから、モータ１１の負荷トルクは低減する。
【００４０】
Ｓ４でモータ１１、モータ１２が起動してから所定時間が経過したと判断すると、新品プロセスカートリッジ３を使用可能な状態にするための初期動作は完了したと判断し、Ｓ５でモータ１１、モータ１２の回転を停止し、新品プロセスカートリッジ３に対するシーケンスが終了する。その後、Ｓ６で、画像形成装置１０本体は、プリント指示を受け入れるためのイニシャル動作を行い、Ｓ７でスタンバイ状態に遷移する。この時、Ｓ８で電源がＯＦＦにならず、Ｓ９でプリント指示があった場合、Ｓ１０で画像形成動作を開始する。この時のモータ１１、モータ１２の回転数は、通常の現像プロセスに対応した周速で現像ローラ３ｅ、感光ドラム３ｂを回転させる回転数であり、それぞれＲｅ、Ｒｂである。そして、Ｓ１１で一連のプリント動作が終了した場合にはＳ７に戻り、再びスタンバイ状態に遷移する。
【００４１】
ここで、上述の所定時間（ＣＰＵ１０１が、画像形成装置１０に新品プロセスカートリッジ３が装着されたと認識し、モータ１２を回転数Ｒｂ’で回転駆動する時間）は、撹拌部材４ｍがトナー収納容器４ｆ内を１回転以上する時間が望ましく、本実施例では約１０秒としている。
【００４２】
図６を用いて、本実施例で利用した負荷トルク低減効果を説明する。図６は、現像ローラ３ｅの周速を一定とし、感光ドラム３ｂの周速を変えたときの現像ローラ３ｅを駆動するのに要するトルクの変化を示したものである。横軸は周速比（現像ローラ３ｅの周速に対する感光ドラム３ｄの周速の比）、縦軸はモータ１１軸上のトルクである。
【００４３】
周速比が大きい方、即ち、感光ドラム３ｂの周速が大きい方が、モータ１１の負荷トルクが低下していることが分かる。また、周速比が１００％を超えると、低減効果が一層高くなっている。このように、現像ローラ３ｅの回転を、感光ドラム３ｂの回転により補助することで、モータ１１の負荷トルクを低減することができる。
【００４４】
なお、現像ローラ３ｅの回転を補助するために感光ドラム３ｂの周速を画像形成時よりも大きくすると、モータ１１の負荷トルクが低減する一方で、モータ１２の負荷トルクはその分増加することになる。しかし、感光ドラム３ｂを駆動するモータ１２のトルクスペックは、プロセスカートリッジ３の寿命末期の状態を想定して選定されており、プロセスカートリッジの新品時にはモータ１２のトルクスペックに余裕があるため、この余裕分を活用することができる。モータ１２のトルクスペックがプロセスカートリッジ３の寿命末期の状態を想定して選定される理由は、感光ドラム３ｂの累積回転時間が増加するにつれて、各プロセスの影響（特に、クリーニングブレードとの摺擦による感光ドラム表面の摩耗、傷の影響が大きいと考えられる）が感光ドラム表面に蓄積して感光ドラム３ｂを回転駆動するために要するトルクが大きくなる傾向にあるからである。
【００４５】
従って、画像形成前に攪拌部材の初期駆動を行う時に、モータ１２のスペックの余裕を活用してモータ１１の負荷トルクを低減することで、モータ１１のスペック上昇を、簡易な構成で抑制することができる。また、画像形成前に攪拌部材の初期駆動を行う時に、モータ１１の回転速度を画像形成速度に比べて遅くする必要がないため、ユーザーの待ち時間の増加を抑制することが可能となる。さらに、Ｖｂ’＞Ｖｅとすれば、モータ１１の負荷トルクをより効果的に低減することが可能となる。
【００４６】
以上のように、プロセスカートリッジ３の新品時において、最初に画像形成を行うよりも前に攪拌部材の初期駆動を行う時に、感光ドラム３ｂを画像形成時よりも大きい速度で駆動することにより、画像形成までのユーザーの待ち時間の増加を抑制しつつ、簡易な構成でトナーの凝集状態を解消することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１給送装置
１ａ  給紙ローラ
２  露光手段
３  プロセスカートリッジ
３ａ  現像装置
３ｂ  感光ドラム
３ｃ  帯電ローラ
３ｄ  クリーニングブレード
３ｅ  現像ローラ
３ｆ  トナー収納容器
３ｇ  規制部材
３ｈ  カップリング
３ｋ  カップリング
３α  メモリ
３ｍ  撹拌部材
３ｎ  撹拌軸
３ｐ  撹拌シート
３ｑ  撹拌駆動ギア
３ｒ  開口部
３ｙ  伝達ギア
３ｚ  アイドラギア
３α  メモリー
５  中間転写体
６  二次転写手段
７  定着手段
８  排出ローラ
９  排出トレイ
１０  画像形成装置
１１  モータ（第１の駆動装置）
１１ａ  カップリング
１２  モータ（第２の駆動装置）
１２ａ  カップリング
１３  装着部
１００  制御基板
１０１  ＣＰＵ
Ａ  現像ローラの回転方向
Ｂ  感光ドラムの回転方向
Ｄ  中間転写体の回転方向
Ｐ  用紙（メディア）
Ｖｂ  感光ドラムの周速（画像形成時）
Ｖｂ’  感光ドラムの周速（プロセスカートリッジ新品時）
Ｖｅ  現像ローラの周速
Ｒｂ  モータ１２の回転数（画像形成時）
Ｒｂ’  モータ１２の回転数（プロセスカートリッジ新品時）
Ｒｅ  モータ１１の回転数
【図１】
2013050607.tif 000003
【図２】
2013050607.tif 000004
【図３】
2013050607.tif 000005
【図４】
2013050607.tif 000006
【図５】
2013050607.tif 000007
【図６】
2013050607.tif 000008
【図７】
2013050607.tif 000009